專利名稱：導(dǎo)熱絕緣墊片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱絕緣墊片，尤其涉及一種具有改善的導(dǎo)熱性能的絕緣墊片。
背景技術(shù)：
導(dǎo)熱絕緣墊片是一種通常由硅橡膠制成的比較薄的電絕緣片，厚度通常在 0. Imm 0. 3mm范圍。例如，美國專利US4574879, US4602678, US4685987中就描述了這樣 的導(dǎo)熱絕緣墊片，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括兩個導(dǎo)熱硅橡膠層和位于兩個導(dǎo)熱硅橡膠層之間的絕緣 層。為了增強(qiáng)其機(jī)械性能和耐電壓擊穿性能，通常使用聚酰亞胺薄膜和玻璃纖維布作為中 間的機(jī)械加強(qiáng)層。例如，美國專利US4602678，US4685987中采用玻璃纖維作為中間的絕緣 層，美國專利US4574879，US4685987中采用聚酰亞胺薄膜層作為中間的絕緣層。但是，由于 聚酰亞胺薄膜和玻璃纖維都是導(dǎo)熱不良的材料(導(dǎo)熱率一般低于0. 3ff/m. K)，因此制得的 導(dǎo)熱絕緣墊片的導(dǎo)熱效果差，難以滿足需要良好的導(dǎo)熱效果的場合。因此，仍然需要開發(fā)一種具有良好的導(dǎo)熱性能的絕緣墊片。

發(fā)明內(nèi)容
本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，利用涂敷有導(dǎo)熱涂層的玻璃纖維布或含有導(dǎo)熱填料的聚酰 亞胺薄膜作為絕緣墊片的中間層，可以顯著地提高絕緣墊片的導(dǎo)熱性能，同時保持了絕緣 墊片的機(jī)械性能和抗電壓擊穿強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種導(dǎo)熱絕緣墊片，其包含第一硅橡膠層；第二硅橡膠層；和位于所述第一和第二硅橡膠層之間的中間層，其由涂敷有導(dǎo)熱涂層的玻璃纖維布 或含有導(dǎo)熱填料的聚合物薄膜制成。本發(fā)明的導(dǎo)熱絕緣墊片具有良好的導(dǎo)熱能力、絕緣屬性以及與其它基材表面的接 觸潤濕性能，能夠應(yīng)用于對散熱性能要求較高的各類電子/通信產(chǎn)品。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案的高性能導(dǎo)熱絕緣墊片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方案的高性能導(dǎo)熱絕緣墊片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明上述一個實(shí)施方案的高性能導(dǎo)熱絕緣墊片的中間層的結(jié)構(gòu)示 意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明上述另一個實(shí)施方案的高性能導(dǎo)熱絕緣墊片的中間層的結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實(shí)施例方式除非特別指明，本發(fā)明中術(shù)語“玻璃纖維布”是指由玻璃纖維制成的織物或無紡布。除非特別指明，本發(fā)明中術(shù)語“滾壓”是指采用雙輥技術(shù)，控制一定的輥間距離對 樣片實(shí)施壓力加工，以提供內(nèi)部填料的密實(shí)度。除非特別指明，本發(fā)明中術(shù)語“D50”是指中值粒徑，即一個樣品的累計粒度分布百 分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時所對應(yīng)的粒徑。它的物理意義是粒徑大于它的顆粒占50%，小于它的顆粒 也占50%。本發(fā)明提供了一種導(dǎo)熱絕緣墊片，其包含第一硅橡膠層；第二硅橡膠層；和位于所述第一和第二硅橡膠層之間的至少一層中間層，所述中間層由涂敷有導(dǎo)熱 涂層的玻璃纖維布和/或含有導(dǎo)熱填料的聚合物薄膜制成。硅橡膠是本領(lǐng)域熟知的順從性絕緣材料，其具有突出的介電性能。適用于本發(fā)明 的硅橡膠包括但不限于甲基硅橡膠、二甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、氰硅橡膠、氟硅橡 膠等。例如，可以商購自邁圖高新材料集團(tuán)，南京東爵有機(jī)硅公司等廠商制造的標(biāo)準(zhǔn)牌號 為甲基硅橡膠101、甲基乙烯基硅橡膠110-1、甲基乙烯基硅橡膠110-2、甲基乙烯基硅橡 膠110-3、甲基苯基乙烯基硅橡膠120-1、甲基苯基乙烯基硅橡膠120-2、氰硅橡膠130-2、 氟硅橡膠SF-I、氟硅橡膠SF-2、氟硅橡膠SF-3、二甲基硅橡膠MQlO 10、甲基乙烯基硅橡膠 MVQ1101、甲基乙烯基硅橡膠MVQ1102、甲基乙烯基硅橡膠MVQ1103等等。優(yōu)選地，第一和第 二硅橡膠層的厚度可以相同或不同，其分別不大于10毫米，更優(yōu)選不大于1毫米，還優(yōu)選不 大于0. 5毫米，最優(yōu)先不大于0. 2毫米。本發(fā)明中，位于所述第一和第二硅橡膠層之間的至少一層中間層是由涂敷有導(dǎo)熱 涂層的玻璃纖維布和/或含有導(dǎo)熱填料的聚酰亞胺薄膜制成的。所述的中間層的厚度優(yōu)選 不大于5毫米，更優(yōu)選不大于1毫米，最優(yōu)選不大于0. 1毫米。圖1給出了本發(fā)明一種優(yōu)選 實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示意圖。在該方案中，涂敷有導(dǎo)熱涂層的玻璃纖維布2位于兩個硅橡膠層1 之間。圖2給出了本發(fā)明另一種優(yōu)選實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示意圖。在該方案中，含有導(dǎo)熱填料 的聚酰亞胺薄膜2’位于兩個硅橡膠層1之間。雖然沒有給出圖示，但是可以理解，本發(fā)明 的導(dǎo)熱絕緣墊片可以含有多于一層的中間層，這些中間層可以相同或不同，例如，可以都采 用涂敷有導(dǎo)熱涂層的玻璃纖維布或者都采用含有導(dǎo)熱填料的聚酰亞胺薄膜，也可以其中一 些層采用涂敷有導(dǎo)熱涂層的玻璃纖維布而另一些層采用含有導(dǎo)熱填料的聚酰亞胺薄膜。本 發(fā)明的導(dǎo)熱絕緣墊片中，還可以任選地含有常規(guī)的玻璃纖維布或聚酰亞胺薄膜。通過將導(dǎo)熱涂料直接涂敷在玻璃纖維布上可以得到涂敷有導(dǎo)熱涂層的玻璃纖維 布。也可以先將導(dǎo)熱涂料涂敷在玻璃纖維上，然后由涂敷有導(dǎo)熱涂層的玻璃纖維制成涂敷 有導(dǎo)熱涂層的玻璃纖維布。可以采用各種涂布方式進(jìn)行涂敷，包括但不限于浸涂、噴涂、刮 涂、刷涂、淋涂、真空鍍層，化學(xué)沉積鍍層等方法。通過涂敷，可以在玻璃纖維表層形成一層 均勻的具有一定厚度的電絕緣性的導(dǎo)熱涂層。適用于本發(fā)明的導(dǎo)熱涂料沒有特別限制，其 可以含有聚合物基質(zhì)，導(dǎo)熱物質(zhì)和任選的溶劑和各種添加劑。所述聚合物基質(zhì)例如可以為 聚酯樹脂，硅橡膠，柔性改性聚乙烯，彈性熱塑體橡膠等。導(dǎo)熱物質(zhì)沒有特別的限制，但優(yōu)選 使用具有高導(dǎo)熱率的氧化鋁(Al2O3),氮化硼(BN)，氮化硅(SiN)等陶瓷粉末材料。當(dāng)中間層為玻璃纖維時，可以先按要求配置一定的含有一定比例導(dǎo)熱粒子的母液，在判定分散均勻后，對玻璃纖維進(jìn)行浸涂，然后在要求溫度范圍內(nèi)進(jìn)行烘干，使得在玻 璃纖維表面形成一層被導(dǎo)熱粉末包裹層，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3給出了本發(fā)明一種優(yōu)選 實(shí)施方案的中間層(玻璃纖維布)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中在玻璃纖維4的外面涂布有一層導(dǎo) 熱涂層3。根據(jù)特別優(yōu)選的一種連續(xù)實(shí)施方案，首先使玻璃纖維布通過導(dǎo)熱涂料浴從而對其 進(jìn)行浸漬，然后使帶有導(dǎo)熱涂料的玻璃纖維布通過烘箱烘干，即可得到帶有導(dǎo)熱涂層的玻 璃纖維布。對于導(dǎo)熱涂層的厚度沒有特別限制，但是導(dǎo)熱涂層厚度優(yōu)選在50微米以內(nèi)，更 優(yōu)選1 10微米內(nèi)厚度范圍的厚度。導(dǎo)熱涂層中導(dǎo)熱物質(zhì)的重量百分含量優(yōu)選為5% 90%。適用于本發(fā)明的玻璃纖維布沒有特別限制，本領(lǐng)域中常用的玻璃纖維布均可用于 本發(fā)明。例如，可商購自上海博舍工業(yè)有限公司的玻璃布1080、1060。針對由含有導(dǎo)熱填料制成的聚合物薄膜制成的中間層，可以通過將含有導(dǎo)熱填料 的聚合物拉伸成薄膜而制得。例如，可以采用納米級別的導(dǎo)熱顆粒(尺寸優(yōu)選以小于IOOnm 為主)，按比例加入到高分子薄膜母液中，實(shí)施有效分散，然后采用相應(yīng)的成膜工藝進(jìn)行成 膜，從而形成具有優(yōu)異柔軟性，絕緣性和導(dǎo)熱性的薄膜產(chǎn)品。適用于本發(fā)明的聚合物優(yōu)選 耐熱聚合物，包括但不限于，聚酰亞胺，聚四氟乙烯，超高分子量聚乙烯等耐溫等級大于100 攝氏度的聚合物。其中最優(yōu)選聚酰亞胺。適用于本發(fā)明的導(dǎo)熱填料包括但不限于氧化鋁 (Al2O3),氮化硼(BN)，氮化硅(SiN)，碳化硅(SiC)等。對于導(dǎo)熱填料的大小和形狀沒有特 別限制，但是優(yōu)選晶體結(jié)構(gòu)為六角立方晶型，其晶格排布為各向異性的分子型材料。例如， 圖4給出了本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方案的中間層(聚酰亞胺薄膜)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中在聚 酰亞胺薄膜2’中均勻地含有導(dǎo)熱填料5。采用納米級別的SiC(例如40納米)作為導(dǎo)熱 填料，在聚酰亞胺薄膜成型前稱重并添加，混合均勻后，同聚酰亞胺薄膜一起拉伸，即可制 得圖4所示的含有導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱聚酰亞胺薄膜。導(dǎo)熱填料在中間層中的含量沒有特別限 制，但是優(yōu)選占中間層總重量的5-60重量％。本發(fā)明的導(dǎo)熱絕緣墊片可以應(yīng)用于各類電子/通信產(chǎn)品的散熱解決方案，其具有 優(yōu)異的導(dǎo)熱能力、絕緣屬性以及與其它基材表面的接觸潤濕性能。下面，結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行更詳盡的說明。但是，需要指出的是，本發(fā)明并不 限于這些實(shí)施例。在以下實(shí)施例和比較例中，除非另外規(guī)定，所有的份、比例、百分比都以重 量計，溫度均是指攝氏度。實(shí)施例本發(fā)明中所使用的原料和來源概括于下表1。表1原料一覽表
原料名作用來源(廠家)備注聚酯樹脂R-961涂層溶液母體DSM(帝斯曼中國)對十二甲基苯磺酸鈉聚酯樹脂表面活化劑，提高 粒子在聚酯中的分散性
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)熱絕緣墊片，其包含第一硅橡膠層；第二硅橡膠層；和位于所述第一和第二硅橡膠層之間的至少一層中間層，所述中間層由涂敷有導(dǎo)熱涂層 的玻璃纖維布和/或含有導(dǎo)熱填料的聚合物薄膜制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的至少一層中間層由涂敷有導(dǎo)熱涂層的 玻璃纖維布制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的至少一層中間層由含有導(dǎo)熱填料的聚 合物薄膜制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的導(dǎo)熱涂層包括聚合物基質(zhì)和導(dǎo)熱物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求5的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的聚合物基質(zhì)為聚酯樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的導(dǎo)熱物質(zhì)為選自氧化鋁，氮化硼，碳化 硅，氮化硅中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的導(dǎo)熱物質(zhì)為碳化硅。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的導(dǎo)熱物質(zhì)的D50尺寸不大 于 1 μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的導(dǎo)熱物質(zhì)的D50尺寸不大于0.1 μ m。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的導(dǎo)熱物質(zhì)的D50尺寸不大于 0. 01 μ m0
11.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的導(dǎo)熱填料選自氮化硼，三氧化二鋁， 碳化硅，氮化硅中的至少一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中，基于中間層的總重量，所述的導(dǎo)熱填料的 重量百分比為5% 90%。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的聚合物選自聚酰亞胺，聚四氟乙烯， 超高分子量聚乙烯，或其共混物。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的聚合物為聚酰亞胺。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的玻璃纖維布為選自編織布、非編織布 或薄膜中的形式。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的第一和第二硅橡膠層的厚度分別不 大于10毫米。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的中間層的厚度不大于5毫米。
18.根據(jù)權(quán)利要求4的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的導(dǎo)熱涂層中導(dǎo)熱物質(zhì)的重量百分含 量為5% 90%。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)熱絕緣墊片，其中所述的聚合物薄膜中導(dǎo)熱填料的重量百分 含量為5% 60%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種導(dǎo)熱絕緣墊片，其包含第一硅橡膠層；第二硅橡膠層；和位于所述第一和第二硅橡膠層之間的中間層，其由涂敷有導(dǎo)熱涂層的玻璃纖維布或含有導(dǎo)熱填料的聚合物薄膜制成。
文檔編號H05K7/20GK102136327SQ201010104048
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者劉偉德, 塞西爾·V·弗朗西斯, 李澤明, 胡志鈞 申請人:3M創(chuàng)新有限公司